离心泵运行工况中的几个概念

发布时间：2022-03-14 15:27:49 浏览数：次

(1．包钢（集团）公司给水厂；2．包头市排水产业有限责任公司；3.内蒙古科技大学能源与环境学院，内蒙古包头 014010)
摘要：文章以离心泵特性曲线、管道特性曲线和极限工况点为理论依据，对闸阀调节和变速调节运行工况下的节流节能等概念进行了较详细的论述；明确了恒压供水和节能图示的概念。
关键词：水泵；工况点；节流；节能
中图分类号：TH311 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2009)05—0088—02

在水泵站的设计与运行管理过程中，根据用户对水量要求的变化，需调整水泵站的运行工况点，从而达到节流与节能的目的。目前常用的调节工况点的方法主要为闸阀调节、机组组合调节和变速调节（也有极少数换轮调节）等种。在相同的节流条件下，调节方法的不同，系统装置的节能亦不同。
1 极限工况点

极限工况点是指给定装置与管路系统条件下，在满足用户压力要求的同时，所能提供的最大出流能力，或设计中管路全开通时的管路特性曲线与水泵装置总特性曲线的交点，如图1所示的A点。那么在实际运行过程中，工况点的调整只能是在A点的左区域内滑移，即相对极限流量Qmax的节流调节。而改变工况点的方法显然是改变管路特性曲线（如改变阀门的开启度，从而增减阻力）和改变水泵装置的总特性曲线两类。如图1中管路特性曲线的上扬滑动与水泵总特性曲线的下移，从而改变二者的交点，起到工况调节的功能。当然，调节工况点的主要目的不外乎节流和节能。


2 闸阀调节

闸阀调节的主要目的就是节流，即改变闸阀的开启度，增减阻力，使管路特性曲线发生滑动，从而达到调节工况点的目的。闸阀调节一般适用于轴功率特性曲线为上升型的离心泵装置，如图2所示，由于随着流量的减小，水泵的轴功率也随之减小，因此对原动机无过载危害。闸阀节流是以消耗水泵的多余能量来实现的,即水泵此时功率的一部分是用于克服因关阀所增阻力，属于无用功。此时，水泵装置与管路系统内的流量虽减小了，但压力反而增大了。单从轴功率曲线的变化看，虽也起到了节能功效（如点1：Q₁、N₁，点2：Q₂、N₂，Q₂<Q₁，N₂<N₁），但远小于ΔH值。也即浪费远大于节约，所以，闸阀调节只节流不“节能”。
3 变速工况
即指改变水泵转速来调节水泵的流量与扬程，并实现管路的恒压供水，与闸阀调节相比还可实现节能。
3.1 变速工况的恒压供水这在资料中鲜有具体介绍。变速工况下的恒压供水，实际上是在用户通过调阀节流或增流时，管路内的压力上升或下降，从而通过压力继电装置，使水泵的转速降低或提高，而管路内的压力却始终基本保持不变（相对极限工况压力）的运行工况。



如图3所示：当流量由Q₁→Q₂→Q₃变化时，是通过关阀调节，使管路阻力增大，并使管路特性曲线上移（Σh₁→Σh₂→Σh₃），同时管路压力升高，在压力继电器的作用下，使水泵转速下降，水泵特性曲线下移。这时流量减小,用户继而再次增大闸阀开启度(Σh₃→Σh₃′→Σh₂→Σh₂′),从而使二者达到平衡，工况点依次由A₁→A₂→A₃平移，并保持各工况时的压力始终维持在H0值处。这即所谓的“恒压供水”概念。
3.2 变速工况的节能

在变速工况中，尽管管路特性曲线也上移，但此时因水泵转速降低，特性曲线也在下移，使工况点在恒压下只水平向左移动，即水泵的功率全部为有用功。如图3所示，单独的闸阀节流调节时的工况点A₂′、A₃′（对应N1功率曲线中的N₁″、N₁）与对应变速工况时的工况点A₂、A₃（分别对应N₂、N₃功率曲线中的N₂′、N₃′）之能量差即为变速工况中的节能。很明显，在变速工况中，当工况依次发生A₁→A₂→A₃的移动时（Q₃＜Q₂＜Q₁），功率曲线的下移所体现出的功率变化（N₃＜N₂＜N₁或γQ₃H₀＜γQ₂H₀＜γQ₁H₀）正是变速工况中的节能。即在变速工况中节流的同时耗能大大降低，从而实现了节能效果。
4 两种工况时节能差值图对比

如图4所示，当工况流量为Q₂时，变速工况的功耗为Q₂H₀,而关阀时的功耗为Q₂H₁，二者的差值为Q2H₁-Q₂H₀＝Q₂（H₁-H₀），即为图中A₂—H₀—H₁－A₂′所围面积［Q₂（H₁-H₀）］与所输送液体容重的乘积。同理，当工况流量为Q₃时，二者功耗的差值为γQ₃（H₂-H₀）即A₃—H₀—H₂－A₃′所围面积［Q₃（H₂-H₀）］与所输送液体容重的γ乘积。



5 结语
①关阀节流中的“节能”是依功率曲线自身下降的变化实现的。②变速工况下的恒压供水是在用户关阀的同时，通过压力继电装置改变水泵的转速共同来实现的。③关阀“节能”与变速工况下的节能有本质上的区别。④关阀与变速工况时的节能对比图式在资料的介绍中疑有误。
［参考文献］
［1］姜乃昌.水泵及水泵站(第四版)［M］.北京:中国建筑工业出版社,1998.[ZK)]［2］ [ZK(]蔡增基,龙天渝主编.流体力学泵与风机(第四版)［M］.北京:中国建筑工业出版社,1999.-

相关热词搜索：几个工况 离心泵 概念运行